閩浙贛交界地區(qū)早白堊世火山巖年代學、地球化學及地質(zhì)意義①

陳中央

（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013）

閩浙贛3省交界地區(qū)中生代火山巖極其發(fā)育，經(jīng)過長期的地質(zhì)調(diào)查和研究，建立了各省境內(nèi)的中生代火山地層系統(tǒng)。福建將研究區(qū)內(nèi)中生代火山巖自下而上劃分為晚侏羅世南園組、早白堊世下渡組［1］，浙江將中生代火山巖時代全部劃歸早白堊世磨石山群①浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江1∶25萬衢州市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2013。；江西將中生代火山巖自下而上劃分為晚侏羅世打鼓頂組、鵝湖嶺組，早白堊世石溪組、冷水塢組、中墩組②江西省地質(zhì)調(diào)查院，江西1∶25萬上饒市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2003。。因此3省交界處區(qū)域火山地層層序劃分與對比存在爭議，特別是因為其地理位置的特殊性，存在同物異名的現(xiàn)象。筆者在1∶5萬二十八都、官路幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎上，選擇區(qū)內(nèi)代表性晚中生代火山巖地層下渡組，開展系統(tǒng)的巖石地球化學和鋯石U－Pb同位素年代學研究，確定其形成時代及地層歸屬，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，探討其成因類型及源區(qū)構(gòu)造背景，有助于提高東南沿?；鹕綆r帶研究程度，也為閩浙贛地區(qū)火山巖研究對比劃分提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)處于浙閩粵火山活動帶閩西火山活動亞帶，盤亭—光澤北東向噴發(fā)帶與武夷山—泰寧北東向噴發(fā)帶的交會處，區(qū)域構(gòu)造上處于揚子陸塊和華夏地塊交接部位的東南側(cè)，以江山—紹興拼合帶為界，西北側(cè)為揚子陸塊，東南側(cè)為華夏地塊，崇安—安遠北東向斷裂帶貫

① 資助項目：中國地質(zhì)調(diào)查局基礎地質(zhì)調(diào)查項目，“福建1∶5萬二十八都、官路幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”。穿整個研究區(qū)（圖1b）。地層主要有新元古代－早志留世官路俯沖增生雜巖，早侏羅世—早白堊世為陸相火山－碎屑沉積巖系，包括梨山組、南園組、下渡組、坂頭組，其中以下渡組分布最廣，火山噴發(fā)盆地受崇安—安遠區(qū)域性斷裂控制呈北東向展布，有尖峰、招軍嶺和黃龍山—營盤尖火山噴發(fā)盆地（圖1a）；晚白堊世為沙縣組、崇安組的陸相紅色碎屑沉積巖系。侵入巖有晉寧期、加里東期、印支期和燕山期，其中加里東期和燕山期酸性巖漿最為發(fā)育。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，崇安—安遠北東向斷裂帶（柘岱口—溪口北東向斷裂帶）、浦城—尤溪北北東向斷裂貫穿整個研究區(qū)，總體以北東向、北北東向為主，北西向、南北向次之的復雜多樣的構(gòu)造形跡。

圖1 閩浙贛交界地區(qū)早白堊世火山巖分布圖（a）、東南沿海中生代火山巖分布圖［2］（b）Fig.1 Distribution map of Early Cretaceous volcanic rocks in the border area of Fujian，Zhejiang and Jiangxi provinces（a）and distribution map of Mesozoic volcanic rocks in the southeast coast（b）

區(qū)內(nèi)下渡組為一套灰紫、紫紅色酸性火山巖組合，平行不整合于下伏南園組之上，或超覆于更老地層之上，頂部被坂頭組整合覆蓋。根據(jù)巖石組合，劃分為2段，下段以火山沉積碎屑巖為主，上段以流紋巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖為主，碎斑熔巖段具侵出－溢流相酸性碎斑熔巖特征。下段巖性為凝灰質(zhì)礫巖、砂礫巖、（含礫）砂巖、長石巖屑雜砂巖、粉砂巖，沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖夾少量硅質(zhì)巖，夾有流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等，產(chǎn)Pagiophyllumsp.、Cupressinocladussp.、Elatocladussp.、Brachyphyllumsp.、Cladophlebissp.、Podozamitessp.、Frenelopsissp.、Otozamitessp.、Nilssoniasp.、Carpolithussp.等化石，厚度為449.8～887.6m；上段巖性為流紋巖、（含）角礫流紋巖、石泡流紋巖、球粒流紋巖、流紋質(zhì)（含角礫）晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、泥巖，厚度為363.2～762.70m以上；碎斑熔巖段為酸性隱晶狀碎斑熔巖、酸性（含角礫）霏細狀碎斑熔巖、酸性（含角礫）（含集塊角礫）粒狀碎斑熔巖，厚度大于2 705.3m。

2 樣品特征及分析方法

2.1 樣品特征

在研究區(qū)采集下渡組上段的流紋巖和酸性霏細狀碎斑熔巖。

流紋巖：灰紫、紫紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，普遍發(fā)育流紋構(gòu)造，巖石由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶占比5%～15%，成分主要為鉀長石、斜長石，少量石英，斑晶粒徑一般為0.5～2mm，晶形較好，基質(zhì)為隱晶質(zhì)長英質(zhì)，常見皺紋狀、渦流狀流紋構(gòu)造及流紋構(gòu)造繞角礫流動。其中流紋巖按斑晶含量多少可分為流紋巖、流紋斑巖，按基質(zhì)結(jié)構(gòu)不同亦可分為球粒流紋巖、石泡流紋巖，據(jù)巖石中角礫、集塊含量不同，也可分為含角礫流紋巖、角礫流紋巖、集塊角礫流紋巖等。

碎斑熔巖：巖石新鮮，呈淺灰、淺肉紅色，多具碎斑結(jié)構(gòu)，碎斑含量為30%～55%，斑晶粒徑一般為0.2～5mm，成分石英、鉀長石、斜長石、少量黑云母，局部可見鉀長石聚斑晶；碎斑多已破碎，呈碎屑（碎斑）狀，熔蝕顯著，常呈港灣狀、穿孔狀，也常見保留較好的晶形，部分碎斑僅沿裂紋、解理斷開，并被基質(zhì)充填、分隔，少數(shù)破碎的斑晶位移很小，仍可恢復其晶形輪廓；基質(zhì)具顯微粒狀（0.02～0.1mm）、霏細狀（0.005～0.02mm）及隱晶狀（＜0.005mm）結(jié)構(gòu)。據(jù)其礦物成分、基質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異可進一步分為酸性粒狀碎斑熔巖、酸性霏細狀碎斑熔巖、酸性隱晶狀碎斑熔巖。

2.2 分析方法

樣品的主量元素、微量元素和稀土元素分析在福建省地質(zhì)測試研究中心完成，主量元素采用XRF熒光測試法完成，測試誤差小于2%；微量和稀土元素采用等離子質(zhì)譜（ICPMS）法，測定精度優(yōu)于5%。鋯石挑選由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，用常規(guī)方法將樣品粉碎至178～150μm，經(jīng)過淘洗和電磁方法進行分離后，在雙目鏡下將具有較好晶形的并且無明顯裂痕和包裹體的鋯石挑選出來；鋯石的制靶和陰極發(fā)光照相在西安瑞石地質(zhì)科技有限公司完成；鋯石U－Pb測年工作在西北大學大陸動力國家重點實驗室完成，采用LAICP－MS進行鋯石U－Pb同位素定年測試。所測單點的同位素比值及元素含量采用GLITTER軟件進行處理，測試數(shù)據(jù)的最后計算處理采用Isoplot 3.0程序［3］。

3 LA－ICP－MS鋯石U－Pb年代學

樣品PM163－24巖性為流紋巖，鋯石陰極發(fā)光圖像（圖2）顯示具有明顯巖漿成因的震蕩生長環(huán)帶；LA－ICP－MS鋯石U－Pb定年測試結(jié)果顯示①福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建1∶5萬二十八都、官路幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告，2018。，21個測點Th／U比值為0.69～1.53，顯示巖漿鋯石的特征［4］。其中，第4，13，15，16，19，20等6個點測試結(jié)果年齡偏離較大，或為來自下部南園組火山巖的捕獲鋯石，未參與加權(quán)平均年齡計算，其余15個測點具有一致的206Pb／238U年齡，其加權(quán)平均年齡值為（133.8±1.0）Ma（MSWD＝1.5，n＝15）（圖4a），代表了流紋巖的結(jié)晶年齡。

圖2 研究區(qū)下渡組流紋巖鋯石（PM163－24）陰極發(fā)光圖像及測點位置Fig.2 The cathode luminous images and the measurement point positions of the Xiadu Formation rhyolite zircon（PM163－24）in the study area

樣品PM531－7巖性為酸性霏細狀碎斑熔巖，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示（圖3）具有明顯巖漿成因的震蕩生長環(huán)帶；鋯石U－Pb定年測試結(jié)果顯示，20個測點Th／U比值為0.63～1.20，為典型的巖漿鋯石。其中，第1，5，12，20等4個點測試結(jié)果年齡偏離較大，或為來自下部南園組火山巖的捕獲鋯石，未參與加權(quán)平均年齡計算，其余16個測點具有一致的206Pb／238U年齡，其加權(quán)平均值為（133.24±0.93）Ma（MSWD＝1.3，n＝16）（圖4b），代表碎斑熔巖的結(jié)晶年齡。

圖3 研究區(qū)下渡組酸性霏細狀碎斑熔巖（PM531－7）鋯石陰極發(fā)光圖像及測點位置Fig.3 Zircon cathodoluminescence images and location of measurement points of Xiadu Formation acidic filamentous speckled lava（PM531－7）in the the study area

圖4 研究區(qū)下渡組流紋巖（PM163－24）和酸性霏細狀碎斑熔巖（PM531－7）鋯石U－Pb同位素年齡諧和圖Fig.4 Zircon U－Pb isotopic age harmonics of rhyolite（PM163－24）and acid filamentous speckled lava（PM531－7）of the Xiadu Formation in the study area

4 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

巖石化學參數(shù)特征（表1）：SiO2含量高且變化范圍較小，平均為74.63%；Al2O3含量較低，平均為12.84%；全堿含量較高，為6.89%～9.3%，且K2O＞Na2O，K2O／Na2O比值為1.35～4.34；樣品在TAS圖解中均投影于流紋巖區(qū)（圖5a），且位于Ir分界線下方，為亞堿性系列；σ值為1.46～2.8，屬于太平洋型的鈣堿性系列，并在FAM圖解中全部投影于鈣堿性系列；A／CNK多數(shù)1.00～1.55，平均為1.15，A／CNK－A／NK判別圖上多投影于過鋁質(zhì)區(qū)域（圖5b），靠準鋁質(zhì)一側(cè)。研究表明下渡組火山巖屬弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，與Nockolds［5］提出的流紋巖的平均成分相比，整體具有高硅、富堿，貧鋁、鈣、鎂、鐵的特征。

圖5 研究區(qū)下渡組火山巖TAS圖解（a）、A／NK－A／NCK判別圖解（b）Fig.5 TAS diagram of Xiadu Formation volcanic rocks（a）and discriminant diagram of A／NK－A／NCK（b）in the study area

4.2 微量元素

微量元素特征（表2）：下渡組火山巖中Rb／Sr比值平均為9.95，明顯大于殼源巖漿的比值（Rb／Sr＞0.5）；Th／U比值平均為8.45，高于上地殼的Th／U比值（3.89）［6］；Rb／Nb比值平均為11.68，遠大于上地殼的比值（4.5）［7］；Rb／Y比值平均為7.41，大于上地殼的比值（上地殼4.0，下地殼3.25）；Nb／Y比值平均為0.65，亦大于上地殼的比值（上地殼0.57，下地殼0.5）。以上特征也為火山巖巖漿來源于上地殼提供了佐證。微量元素蛛網(wǎng)（圖6a）形態(tài)顯示大離子親石元素（LILE）Rb、Th、U、Pb富集，高場強元素（HFSE）Sr、Ba、Ti、Nb、Ta強烈虧損；Ba、Sr的虧損及Pb、Th、U的富集表明火山巖巖漿具有殼源的特征。

4.3 稀土元素

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研究區(qū)早白堊世火山巖稀土總量（∑REE）平均為378.61×10－6，LREE為161.11×10－6～578.48×10－6，平均為304.48×10－6，HREE平均為30.46×10－6，LREE／HREE比值平均10.8，（La／Yb）N比值平均為12.92，（Ce／Yb）N平均為8.79，（La／Sm）N平均為4.04，（Sm／Eu）N比值平均為17.6，（Gd／Yb）N平均為1.64。以上數(shù)據(jù)顯示稀土總量較大，輕稀土相對富集，輕稀土分餾程度較重稀土高，δEu平均為0.17，Eu強虧損，表明巖漿演化過程中經(jīng)歷了較強的斜長石結(jié)晶分異作用。稀土配分模式為左高右低中等傾斜的海鷗型曲線，輕稀土部分陡傾，重稀土一翼平緩（圖6b），表明形成火山巖的巖漿物質(zhì)應來源于地殼。

圖6 研究區(qū)下渡組火山巖原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（a）及球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖（b）Fig.6 Spider web map of the standardized trace elements of the primitive mantle of Xiadu Formation volcanic rocks in the study area（a）and the standardized distribution pattern of rare earth elements of chondrites（b）

5 討論

5.1 年代學意義

對閩浙贛交界地區(qū)廣泛分布的早白堊世流紋巖和碎斑熔巖進行精確的LA－ICP－MS鋯石U－Pb同位素測年，分別為（133.8±1.0）Ma和（133.24±0.93）Ma，碎斑熔巖與流紋巖測年基本一致，碎斑熔巖稍晚于流紋巖形成，與野外產(chǎn)出的實際狀態(tài)相吻合，表明研究區(qū)火山巖形成于早白堊世。從地層接觸關系可以看出，在廣豐區(qū)石獅崗一帶可見下渡組下段的火山沉積碎屑巖與下伏晚侏羅世南園組流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r呈平行不整合接觸。另外，筆者在區(qū)內(nèi)廣豐區(qū)石獅崗、遂昌縣牛岱卯、浦城縣外角坑等地新發(fā)現(xiàn)大量的植物化石，經(jīng)中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所鑒定為Pagiophyllumsp.、Cupressinocladussp.、Elatocladussp.、Brachyphyllumsp.、Cladophlebissp.、Podozamitessp.、Frenelopsissp.、Otozamitessp.、Nilssoniasp.、Carpolithussp.化石，主要分布于早白堊世火山噴發(fā)盆地的外圍，同位素地質(zhì)年齡與下部的火山沉積碎屑巖中植物化石鑒定結(jié)果一致，表明研究區(qū)下渡組火山巖為早白堊世巖漿活動的產(chǎn)物。

近年來，東南沿海浙閩火山活動帶晚中生代火山巖開展了許多的年代學研究工作（表3）。此次1∶5萬區(qū)調(diào)在下渡組下部的晚侏羅世南園組取得了6組鋯石U－Pb年齡為144.5～141.1Ma，與贛東北鵝湖嶺組、浙東高塢組地層可對比；研究區(qū)內(nèi)下渡組與浙東南西山頭組、閩東小溪組層位相當。結(jié)合區(qū)域資料，筆者認為閩浙贛交界地區(qū)下渡組火山巖峰期噴發(fā)作用時間在133Ma左右。

表3 研究區(qū)周邊早白堊世火山巖同位素年齡統(tǒng)計Table 3 Statistics of isotope age of Early Cretaceous volcanic rocks around the study area

5.2 巖漿來源與成因

研究區(qū)下渡組火山巖屬弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性流紋質(zhì)巖石，具有富Si、K、Na，貧Ca、Mg的特征，相對富集Rb、Pb、Th、U，貧Sr、Ba、Ti、Nb、Ta的特點，具有高的10 000Ga／Al比值為2.81～3.68＞2.6，稀土元素含量總量高，呈右傾的“海鷗”型REE配分模式，且具有明顯的負Eu異常。在10 000Ga／Al﹣（Na2O＋K2O）／CaO關系中（圖7a），樣品落入A型花崗巖區(qū)，（Zr＋Nb＋Ce＋Y）含量平均為401.21×10－6，明顯高于350×10－6［16］，與福建鋁質(zhì)A型花崗巖相似［17］。通常認為A型花崗巖形成伸展減壓環(huán)境，是減薄的地殼部分熔融的產(chǎn)物［18］。

5.3 構(gòu)造環(huán)境分析

一般認為A型流紋巖是A型花崗巖漿噴出地表的產(chǎn)物［19］，區(qū)內(nèi)晚中生代以來，由于古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖消減，中國東南沿海進入活動大陸邊緣造山階段［20－22］，強烈的俯沖擠壓后階段，擠壓向拉張的轉(zhuǎn)化，地殼伸展的減薄，形成了規(guī)模宏大的東南沿海北東向巖漿巖帶，從福建沿海至江西中西部均有表現(xiàn)［23－27］，伸展作用延續(xù)至晚白堊世［28，29］。

研究區(qū)下渡組火山巖具殼源A型巖漿巖特征，SiO2－Al2O3構(gòu)造環(huán)境判別中區(qū)內(nèi)均投于POG后造山環(huán)境下（圖7b）；R1、R2因子構(gòu)造環(huán)境判別（圖7c），樣品落在造山后區(qū)域，與該地區(qū)拉張伸展的構(gòu)造環(huán)境基本一致；在構(gòu)造環(huán)境判別Nb－Y－3Ga投于A2后造山環(huán)境（圖7d）［30］，與該時期造山后板內(nèi)拉張伸展環(huán)境一致。

圖7 研究區(qū)下渡組火山巖10000Ga／Al－（K2O＋Na2O）／CaO圖解（a）、SiO2－Al2O3圖解（b，Eby，1992）、R1－R2圖解（c）、Nb－Y－Ce圖解（d）Fig.7 10000Ga／Al（K2O＋Na2O）／CaO diagram of the Xiadu Formation volcanic rocks in the study area（a）；SiO2－Al2O3diagram（b）；Graphic illustration of R1－R2（c）and NB－Y－CE（d）

6 結(jié)論

（1）對閩浙贛交界地區(qū)下渡組流紋巖、酸性霏細狀碎斑熔巖分別進行LA－ICP－MS鋯石U－Pb測年，結(jié)果為（133.8±1.0）Ma和（133.24±0.93）Ma，二者形成時代相近，與下段火山沉積碎屑巖中植物化石鑒定結(jié)果一致，表明形成于早白堊世中期。

（2）早白堊世火山巖具高硅、富堿，貧鋁、鈣、鎂、鐵的特征，屬高鉀鈣堿性弱過鋁質(zhì)酸性火山巖，富集Rb、Pb、Th、U，虧損Sr、Ba、Ti、Nb、Ta等，具有高的10 000Ga／Al比值，為2.81～3.68，稀土元素含量總量高，呈右傾的“海鷗”型REE配分模式，且具有明顯的負Eu異常，（Zr＋Nb＋Ce＋Y）含量大于350×10－6，巖石地球化學均具A型花崗巖的特征。

（3）閩浙贛交界地區(qū)早白堊世下渡組火山巖形成于造山后板內(nèi)拉張伸展環(huán)境，與古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖所導致的弧后伸展或巖石圈減薄有關，是板內(nèi)造山帶后造山時期巖漿活動的產(chǎn)物。

本文是福建1∶50 000二十八都、官路幅區(qū)調(diào)項目組集體勞動的成果。